23简谐运动的回复力和能量导学案(无答案)-江苏省沭阳县潼阳中学高三物理复习

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A-O 负
↘正 ↘
正 ↘ 正↗ ↘
↗
1．简谐运动过程中动能和势能不断地 发生转化。系统的总机械能。
2．振幅越大，机械能越大。
3．势能Ep、动能Ek[来周期性变化。
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你喜欢荡秋千吗？也许你很喜欢却荡不好。要知道，会荡秋千 的人，不用别人帮助推，就能越摆越高，而不会荡秋千的人则始终 也摆不起来，知道这是什么原因吗？ 请你仔细观察一下荡秋千高手的动作
【解析】选C、D.振子在平衡位置两侧往复运动，速度相同
的位置可能出现在关于平衡位置对称的两点，这时弹簧长度明显 不等，A错；振子由最低点向平衡位置运动的过程中，弹簧对振 子施加的力指向平衡位置，做正功，B错；振子运动过程中的回 复力由弹簧振子所受合力提供且运动过程中机械能守恒，故C、D 对.
小结
类型一 简谐运动的回复力
【例1】.如图所示,弹簧振子B上放一个物块A,在A与B一起做简谐运动的过程中,关于A受力 说法中正确的是( )
A.物块A受重力、支持力及弹簧对它的恒定的弹力 B.物块A受重力、支持力及弹簧对它的大小和方向都随时间变化的弹力 C.物块A受重力、支持力及B对它的恒定的摩擦力 D.物块A受重力、支持力及B对它的大小和方向都随时间变化的摩擦力
回复力—效果力，在振动方向上的合外力.
简谐运动
动力学特点： 运动学特点：
F回=–kx a kx
m
简谐运动的能量— 机械能守恒
的是简谐运动吗？
试证明光滑斜面上的小球连在弹簧上,把原来静止的小球沿斜
面拉下一段距离后释放,小球的运动是简谐运动.
【证明】
如图,小球静止时弹簧的伸长量x为0
mgsin k

简谐运动的回复力和能量教学目标(1)会分析弹簧振子的受力情况，理解回复力的概念。

(2)认识位移、速度、回复力和加速度的变化规律及相互联系。

(3)会用能量观点分析水平弹簧振子动能、势能的变化情况，知道简谐运动中机械能守恒。

教学重难点教学重点(1)理解回复力的概念。

(2)位移、速度、回复力和加速度的变化规律。

(3)简谐运动中动能和势能的变化。

教学难点从回复力角度证明物体的运动是简谐运动。

教学准备水平弹簧振子，多媒体课件教学过程新课引入教师设问：当我们把弹簧振子的小球拉离平衡位置释放后，小球就会在平衡位置附近做简谐运动。

小球的受力满足什么特点才会做这种运动呢？根据牛顿运动定律，可以作出以下判断：做简谐运动的物体偏离平衡位置向一侧运动时，一定有一个力迫使物体的运动速度逐渐减小直到减为0，然后物体在这个力的作用下，运动速度又由0逐渐增大并回到平衡位置；物体由于惯性，到达平衡位置后会继续向另一侧运动，这个力迫使它再一次回到平衡位置；正是在这个力的作用下，物体在平衡位置附近做往复运动。

我们把这样的力称为回复力。

讲授新课一、简谐运动的回复力教师活动：做简谐运动的物体受到的回复力有什么特点？下面我们以弹簧振子做简谐运动为例进行分析。

如图1甲，当小球在O 点(平衡位置)时，所受的合力为0；在O 点右侧任意选择一个位置P ，无论小球向右运动还是向左运动，小球在P 点相对平衡位置的位移都为x ，受到的弹簧弹力如图1乙所示。

从图中可以看出，迫使小球回到平衡位置的回复力应该是由弹簧弹力提供的，回复力大小为F =kx (k 为弹簧的劲度系数)，方向指向平衡位置。

同样道理，当小球在O 点左侧某一位置Q 时，迫使小球回到平衡位置的回复力还是由弹簧弹力提供，大小仍为F =kx (如图1丙所示)，方向指向平衡位置。

从上面的分析可以看出，弹簧对小球的弹力是小球做简谐运动的回复力，(1)回复力的特点：大小与小球相对平衡位置的位移成正比，方向与位移方向相反。

“教学评”一体化教学设计课时设计课题 2.3 简谐运动的回复力和能量课型新授课□√复习课□试卷讲评课□其他课□授课班级授课时间2023年月日教学内容分析本节课以水平弹簧振子为例子，从动力学和能量的角度来研究简谐运动。

通过分析水平弹簧振子的受力特点，结合胡克定律，引出回复力的概念，且和向心力一样是效果力。

最后通过探究简谐运动过程中位移、速度的变化，引出了势能和动能的变化规律，进而得到振子的机械能的变化情况，这样深刻的理解了简谐运动是一种理想模型。

学习者分析学生认识了弹簧振子模型，并且知道了简谐运动方程及图像物理意义的基础上，从本质上探讨简谐运动产生的动力学问题，引出回复力的概念，最后通过对简谐运动中质点的加速度、速度、位移、弹性势能、动能及机械能的变化规律，从而达到对简谐运动的深入了解。

教学目标与核心素养物理观念∶知道回复力的概念和特征，理解简谐运动的能量变化。

科学思维∶能结合牛顿运动定律分析振子的各个物理量的变化情况。

科学探究：通过实验观察，能够独立运用能量守恒观点分析振子的能量变化。

科学态度与责任∶养成对物理现象能够从能量和动力学两方面进行分析的行为习惯。

教学准备多媒体课件、导学案、单摆、弹簧和小球活动设计教学内容教师活动学生活动评价任务【创设情景引入课堂】当我们把弹簧振子的小球拉离平衡位置释放后，小球就会在平衡位置附近做简谐运动。

小球的受力满足什么特点才1.让学生观察图片：2.引导学生思考：问题1：如图，我们以振子从O →B的运动情况为例分析。

在O →B段振子做什么运动？问题2：根据牛顿运动定律，振子受力情况怎学生观察、思考并讨论通过对小球的受力分析，引导学生从受力的角度分析小球的运动，寻找运会做这种运动呢? 么样？问题3：做简谐运动的物体受到的回复力有什么特点呢？动和受力的关系特点。

探索新知：知识点一：简谐运动的回复力以水平弹簧振子为例，将振子拉到这P释放后，振子水平方向只受弹簧的拉力，且弹力与位移方向相反，所以振子受到的合外力就是F合=-kx。

高中物理《简谐运动的回复力和能量》的教案设计1.知道振幅越大，振动的能量(总机械能)越大；2.对单摆，应能根据机械能守恒定律进行定量计算；3.对水平的弹簧振子，应能定量地说明弹性势能与动能的转化；4.知道简谐运动的回复力特点及回复力的。

1.对简谐运动中能量转化和守恒的具体分析。

2.什么是阻尼振动。

1.关于简谐运动中能量的转化。

2.取一个单摆，将其摆球拉到一定高度后释放，观察它的单摆摆动，请你概括现象：______________________________________________3.实际振动的单摆为什么会运动，又为什么会停下来，今天我们就来学习这个问题。

一、简谐运动的回复力1. 弹簧振子振动时，回复力与位移是什么关系？根据胡克定律，弹簧振子的回复力与位移成正比，与位移方向相反2.特点:F=－Kx注：式中F为回复力；x为偏离平衡位置的位移；k是常数，对于弹簧振子，k是劲度系数，对于其它物体的简谐运动，k是别的常数；负号表示回复力与位移的方向总相反。

3.简谐运动：___________________________________________________________________________________________________________二．简谐运动的能量(1)水平弹簧振子在外力作用下把它拉伸，松手后所做的简谐运动。

不计阻力。

单摆的摆球被拉伸到某一位置后所做的简谐运动；如下图甲、乙所示（B级）(2)试分析弹簧振子和单摆在振动中的能量转化情况，并填入表格。

A A OO O BB位移s速度v回复力F加速度a动能势能总能理论上可以证明，如果摩擦等阻力造成的损耗可以忽略，在弹簧振子运动的任意位置，系统的动能与势能之和都是一定的，这与机械能守恒定律相一致。

实际的运动都有一定的能量损耗，所以简谐运动是一种理想化的模型。

知识巩固：（B级）1．一个在水平方向做简谐运动的弹簧振子的振动周期是0.025s，当振子从平衡位置开始向右运动，在0.17s时刻，振子的运动情况是（）A．正在向左做减速运动 B．正在向右做加速运动C．加速度正在减小 D．动能正在减小（B级）2．做简谐运动的物体，每次经过同一位置时，都具有相同的（）A．加速度 B．速度 C．位移 D．动能（B级）3 ．弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程中（）A．振子所受的回复力逐渐增大 B．振子的位移逐渐增大C．振子的速率逐渐减小 D．弹簧的弹性势能逐渐减小（B级）4．一质点做简谐运动，其离开平衡位置的位移与时间t的关系如图所示，由图可知（）A．质点振动的频率为4B．质点振动的振幅为2cmC．在t=3s时刻，质点的速率最大D．在t=4s 时刻，质点所受的合力为零（C级）5．一质点在水平方向上做简谐运动。